Los astrónomos han publicado las imágenes más detalladas vistas de galaxias más allá de la nuestra hasta ahora, revelando su funcionamiento interno con un detalle sin precedentes.

Las imágenes fueron creadas a partir de datos recopilados por Low Frequency Array (LOFAR), una red de más de 70, 000 pequeñas antenas repartidas por nueve países europeos. Los resultados provienen de los años de trabajo del equipo, dirigido por la Dra. Leah Morabito en la Universidad de Durham. El equipo fue apoyado en el Reino Unido por el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC).

Además de apoyar la explotación de la ciencia, STFC también financia la suscripción del Reino Unido a LOFAR, incluidos los costos de actualización y el funcionamiento de su estación LOFAR en Hampshire.

Revelando un universo oculto de luz en HD

El universo está inundado de radiación electromagnética, de los cuales la luz visible comprende solo la porción más pequeña. A partir de rayos X y rayos gamma de onda corta, a ondas de radio y microondas de longitud de onda larga, cada parte del espectro de luz revela algo único sobre el universo.

La red LOFAR captura imágenes en frecuencias de radio FM que, a diferencia de las fuentes de longitud de onda más corta como la luz visible, no están bloqueados por las nubes de polvo y gas que pueden cubrir los objetos astronómicos.

Regiones del espacio que parecen oscuras a nuestros ojos, en realidad arden brillantemente en ondas de radio. Esto permite a los astrónomos observar las regiones de formación de estrellas o el corazón de las propias galaxias.

Las nuevas imágenes, posible debido al carácter internacional de la colaboración, empujar los límites de lo que sabemos sobre las galaxias y los agujeros negros supermasivos. Un número especial de la revista científica "Astronomy and Astrophysics" está dedicado a once artículos de investigación que describen estas imágenes y los resultados científicos.

Mejor resolución trabajando juntos

Las imágenes revelan el funcionamiento interno de galaxias cercanas y distantes con una resolución 20 veces más nítida que las imágenes LOFAR típicas. Esto fue posible gracias a la forma única en que el equipo hizo uso de la matriz.

Los 70 Más de 000 antenas LOFAR están repartidas por Europa, la mayoría se encuentra en los Países Bajos. En funcionamiento estándar, solo se combinan las señales de antenas ubicadas en los Países Bajos, y crea un telescopio 'virtual' con una 'lente' colectora con un diámetro de 120 km.

Utilizando las señales de todas las antenas europeas, el equipo ha aumentado el diámetro de la 'lente' a casi 2, 000 km, lo que proporciona un aumento de veinte veces en resolución.

A diferencia de las antenas de matriz convencionales que combinan varias señales en tiempo real para producir imágenes, LOFAR utiliza un nuevo concepto. Por lo cual, las señales recogidas por cada antena se digitalizan, transportado al procesador central, y luego se combinan para crear una imagen. Cada imagen LOFAR es el resultado de combinar las señales de más de 70, 000 antenas, que es lo que hace posible su extraordinaria resolución.

Entendiendo los agujeros negros supermasivos

Se pueden encontrar agujeros negros supermasivos acechando en el corazón de muchas galaxias. Muchos de estos son agujeros negros "activos" que devoran la materia que cae y la eructan hacia el cosmos como poderosos chorros y salidas de radiación. Estos chorros son invisibles a simple vista, pero arden brillantes en ondas de radio y son estas en las que se han enfocado las nuevas imágenes de alta resolución.

Dr. Neal Jackson de la Universidad de Manchester, dijo, "Estas imágenes de alta resolución nos permiten acercarnos para ver qué sucede realmente cuando los agujeros negros supermasivos lanzan chorros de radio, lo que no era posible antes en frecuencias cercanas a la banda de radio FM ".

El trabajo del equipo forma la base de nueve estudios científicos que revelan nueva información sobre la estructura interna de los chorros de radio en una variedad de galaxias diferentes.

Un desafío de una década

Incluso antes de que LOFAR comenzara a operar en 2012, el equipo europeo de astrónomos comenzó a trabajar para abordar el colosal desafío de combinar las señales de más de 70, 000 antenas ubicadas hasta 2, 000 km de distancia. El resultado, una canalización de procesamiento de datos disponible públicamente, que se describe en detalle en uno de los artículos científicos, permitirá a los astrónomos de todo el mundo utilizar LOFAR para crear imágenes de alta resolución con relativa facilidad.

Dra. Leah Morabito de la Universidad de Durham, dijo, "Nuestro objetivo es que esto permita a la comunidad científica utilizar toda la red europea de telescopios LOFAR para su propia ciencia, sin tener que pasar años para convertirse en un experto ".

Las super imágenes requieren supercomputadoras

La relativa facilidad de la experiencia para el usuario final oculta la complejidad del desafío computacional que hace posible cada imagen. Porque LOFAR no solo 'toma fotografías' del cielo nocturno, debe unir los datos recopilados por más de 70, 000 antenas, que es una enorme tarea computacional.

Para producir una sola imagen, más de 13 terabits de datos brutos por segundo, el equivalente a más de 300 DVD, debe estar digitalizado, transportado a un procesador central y luego combinado.

Frits Sweijen de la Universidad de Leiden, dijo, "Para procesar volúmenes de datos tan inmensos tenemos que usar supercomputadoras. Estas nos permiten transformar los terabytes de información de estas antenas en solo unos pocos gigabytes de datos listos para la ciencia". en sólo un par de días ".